5.5.6. Система наддуву з хвильовим обмінником тиску

Основні переваги цієї системи, що має також назву "Компрекс", пов'язані з принциповою можливістю забезпечити більшу пристосова­ність двигуна, необхідну зміну крутного моменту, поліпшення роботи на несталих і перехідних режимах, а також зменшити токсичність відпра­цьованих газів. Реалізувати ці переваги, важливі для автомобільних ДВЗ, непросто, чим і пояснюється порівняно обмежене застосування цих систем. Схема хвильового обмінника тиску (ХОТ) наведена на рис. 5.47. Конструктивно він складається з корпусу /, в якому оберта­ється ротор 2 з повздовжними каналами 3. Ротор приводиться в дію (наприклад, пасовою передачею) від колінчастого вала двигуна.

До одного з торців ротора через відповідні вікна підводиться і від­водиться повітря, а до другого - відпрацьовані гази ДВЗ. Перерізи вікон, до яких підводяться відпрацьовані гази, вибираються такими, щоб тиск на вході в канал ротора складав 0,18...0,2 МПа при роботі двигуна на номінальному режимі.

Принцип дії ХОТ ґрунтується на газодинамічному ефекті взаємодії відпрацьованих газів із повітрям у каналах ротора, що обертаються. Під час безпосереднього контакту відпрацьованих газів із повітрям вирівню­вання тиску відбувається значно швидше, ніж їх переміщування.

Роботу ХОТ у цілому розглянемо на прикладі роботи одного з його каналів 3. Коли канал ротора знаходиться вгорі, він заповнений повіт­рям, зачинений з обох боків. При обертанні ротора правий торець кана­ла спілкується спочатку з вікном підведення відпрацьованих газів 4. У цей момент створюється хвиля тиску, яка розповсюджується по каналу із надзвуковою швидкістю і стискує повітря, що знаходиться в ньому. Довжину каналу, частоту обертання ротора вибирають такими, щоб у момент відкривання вихідного вікна 7, через яке відводиться повітря, хвиля тиску досягала лівого торця каналу.

Одночасно в канал із мен­шою швидкістю, ніж рухається хвиля тиску, надходять відпрацьовані гази, які, наче поршень, витискують із нього стиснуте повітря у випуск­ний трубопровід. Раптове перекриття руху відпрацьованих газів у пра­вий торець каналу створює хвилю розрідження, яка знижує тиск газів у каналі. Витікання повітря через вихідний канал продовжується завдяки інерції потоку. В той момент, коли лівий торець каналу проходить кром­ку, яка перекриває вікно виходу повітря, відпрацьовані гази заповнюють приблизно дві третини каналу і відділяються від повітря зоною перемі­шування.

Після того, як обидва торці каналу закриваються, тиск газів у ньому зменшується, залишаючись більшим, ніж атмосферний. Тому відпра­цьовані гази витікають із каналу, як тільки ротор повертається в поло­ження, при якому відкривається трубопровід 5. При цьому створюється хвиля розрідження, яка досягає лівого торця каналу, коли він поверта­ється на рівень вікна впуску повітря 6. Канал заповнюється свіжим пові­трям, відпрацьовані гази за інерцією витікають у трубопровід 5. Далі цикл повторюється. Аналогічно працюють і інші канали, яких в роторі буває до 70...80.

Розроблені ХОТ дозволяють одержати π_к >2,0 при ККД агрегату до 60%.

До недоліків ХОТ слід віднести складну технологію виготовлення ротора, більшу вартість і габаритні розміри порівняно з турбокомпресо­ром.